近日，大連理工大學(xué)集成電路學(xué)院梁紅偉教授課題組在OVPE外延Ga2O3厚膜及缺陷形成機(jī)理研究方向取得新進(jìn)展，以O(shè)VPE外延方法在（010）面實(shí)現(xiàn)10μm以上Ga2O3厚膜，并通過分析Ga2O3外延成核機(jī)制構(gòu)建了位錯(cuò)線形成的三維模型，解釋了具有角度和指向性位錯(cuò)線的形成機(jī)制。相關(guān)研究成果以“The three dimensional model of extended defects

in β-Ga2O3 homoepitaxial film”為題發(fā)表于Applied Physics Letter并作為當(dāng)期的Featured article。

目前，Ga2O3存在厚膜外延難度大、外延層中具有角度和指向性位錯(cuò)線的形成機(jī)制不明的問題。針對(duì)上述問題，梁紅偉教授課題組首先通過采用Oxide vapor phase epitaxy

(OVPE)的方法在（010）面上實(shí)現(xiàn)10μm以上Ga2O3厚膜。相較于其他方法，OVPE方式具有生長(zhǎng)速度快（≥10μm/h），成膜質(zhì)量高并且設(shè)備成本低等優(yōu)勢(shì)。通過分析（010）面的外延形貌并構(gòu)建缺陷形成的三維模型發(fā)現(xiàn)，從[100]方向觀察到的與(001)平面成約60度角的位錯(cuò)線源于納米管的 (100) 主面與準(zhǔn)四面體區(qū)域的(11-1)平面之間的交線，具有1/2<1-12>、1/2<1-32>和<101>博格斯矢量方向的位錯(cuò)線是納米空洞的（-201）和（101）短邊面與（111）和（-111）面相交形成的。而鋸齒形蝕刻坑的出現(xiàn)可以通過在各缺陷位置經(jīng)過各向異性濕法蝕刻后暴露的兩個(gè)側(cè)面(111)或(1-11)面以及(100)面的中央核心來解釋。

圖1. (a)OVPE法外延Ga2O3厚膜AFM圖；(b) Ga2O3厚膜SEM圖

圖2. 具有指向性位錯(cuò)線形成的三維模型圖

大連理工大學(xué)集成電路學(xué)院博士生王紫石為論文第一作者，張赫之副教授為論文通訊作者，梁紅偉教授和香港科技大學(xué)黃文海教授為論文合作者。